年中國煤化工行業(yè)市場研究及競爭力分析報告第一章我國煤化工產(chǎn)業(yè)概況第一節(jié)煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況一、煤炭焦化煤炭焦化又稱煤炭高溫干餾。以煤為原料，在隔絕空氣條件下，加熱到950℃為保證焦炭質(zhì)量，選擇煉焦用煤的最基本要求是揮發(fā)分、粘結(jié)性和結(jié)焦性；絕大部分煉焦用煤必須經(jīng)過洗選，以保證盡可能低的灰分、硫分和磷含量。選擇煉焦作煤時，還必須注意煤在煉焦過程中的膨脹壓力。用低揮發(fā)分煤煉焦，由于其膠質(zhì)體粘度大，容易產(chǎn)生實高膨脹壓力，會對焦?fàn)t砌體造成損害，需要通過配煤煉焦來解決。產(chǎn)品和用途:煤經(jīng)焦化后的產(chǎn)品有焦炭、煤焦油煤氣和化學(xué)產(chǎn)品3類。（1）焦炭。煉焦最重要的產(chǎn)品，大多數(shù)國家的焦炭90%以上用于高爐煉鐵，其次用于鑄造與有色屬冶煉工業(yè)，少量用于制取碳化鈣、二硫化碳、元素磷等。在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，焦粉還用作燒結(jié)的燃料。焦炭也可作為制備水煤氣的原料制取合成用的原料氣。（2）煤焦油。焦化工業(yè)的重要產(chǎn)品，其產(chǎn)量約占裝爐煤的3%-4%，其組成極為復(fù)雜，多數(shù)情況下是由煤焦油工業(yè)專門進(jìn)行分離、提純后加以利用（3）煤氣和化學(xué)產(chǎn)品。氨的回收率約占裝爐煤的0.2%-0.4%，常以硫酸銨、磷酸銨或濃氨水等形式作為最終產(chǎn)品。粗苯回收率約占煤的1%左右。其中苯、甲苯、二甲苯都是有機(jī)合成工業(yè)的原料。硫及硫氰化合物的回收，不但為了經(jīng)濟(jì)效益，也是為了環(huán)境保護(hù)的需要。經(jīng)過凈化的煤氣屬中熱值煤氣，發(fā)熱量為17500kj/Nm3左右，每噸煤約產(chǎn)煉焦煤氣300-400m3，其質(zhì)量約占裝爐煤的16%-焦化工業(yè)是發(fā)展最成熟，最具代表性的煤化工產(chǎn)業(yè)，也是冶金工業(yè)高爐煉鐵、機(jī)械工業(yè)鑄造最主要的輔助產(chǎn)業(yè)。受世界鋼鐵產(chǎn)量調(diào)整、高爐噴吹技術(shù)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)以及生產(chǎn)成本增高等原因影響，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的機(jī)械化煉焦能力處于收縮狀態(tài)。目前，我國焦炭產(chǎn)量3.2億t/a，居世界第一，直接消耗原料煤占全國煤炭消費總量的14%。全國有各類機(jī)械化焦?fàn)t約750座以上，年設(shè)計煉焦能力約9000萬t/a，其中炭化室高度為4m～5.5m以上的大、中型焦?fàn)t產(chǎn)量約占80%。中國大容積焦?fàn)t（炭化室高≧6m）已實現(xiàn)國產(chǎn)化，煤氣凈化技術(shù)已達(dá)世界先進(jìn)水平，干熄焦、地面煙塵處理站、污水處理等已進(jìn)入實用化階段，焦炭質(zhì)量顯著提高，其主要化工產(chǎn)品的精制技術(shù)已達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平。焦炭成為我國的主要出口產(chǎn)品之一，出口量逐年上升，已成為全球最大的焦炭出口國。從20世紀(jì)80年代起，煤炭行業(yè)的煉焦生產(chǎn)得到逐步發(fā)展，其中有的建成向城市或礦區(qū)輸送人工煤氣為主要目的的工廠，有的以焦炭為主要產(chǎn)品。煤炭行業(yè)焦化生產(chǎn)普遍存在的問題是：焦?fàn)t爐型小、以中小型焦?fàn)t為主，受礦區(qū)產(chǎn)煤品種限制、焦炭質(zhì)量調(diào)整提高難度較大，采用干法熄焦、煙塵集中處理等新技術(shù)少，大多數(shù)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步及現(xiàn)代化管理與其他行業(yè)同類工廠相比有較大差距。二、煤氣化及其合成技術(shù)煤氣化是指以煤為原料生產(chǎn)合成氣（一氧化碳和氫氣）的過程。我國是世界上煤氣化技術(shù)應(yīng)用最多的國家，煤氣化在我國的應(yīng)用已有一百多年的歷史。目前全國有近萬臺氣化爐在運行，其中90%中小企業(yè)采用的氣化技術(shù)是常壓水煤氣發(fā)生爐，其它其化技術(shù)還有固定床Lurgi爐、濕法進(jìn)料氣流床Texaco爐和干法進(jìn)料氣流床Shell爐。通過引進(jìn)國外技術(shù)和設(shè)備，固定床、流化床和氣流床煤炭氣化技術(shù)均已得到應(yīng)用，相繼引進(jìn)和簽約了20余套大型Lurgi、Texaco和Shell氣化裝置，煤炭地下氣化也得到了一定程度的推廣和利用，大型工業(yè)化試驗正在進(jìn)行。目前新建項目已很少采用固定床氣化裝置。我國目前采用煤氣化技術(shù)大都用來生產(chǎn)化工合成氣和城市煤氣、近年來有用于多聯(lián)產(chǎn)的規(guī)劃。各種煤氣化工藝都有其一定的適用煤種，對煤的各項指標(biāo)有一定的要求，不可能有萬能爐取代所有工藝。我國煤炭資源分布范圍寬，煤種廣，各企業(yè)應(yīng)按就近不同煤炭資源條件(產(chǎn)量、煤種、煤價、運距等)，根據(jù)本企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品要求，選擇不同的氣化工藝作詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，然后再從中擇優(yōu)選擇。圖表SEQ圖表\*ARABIC1：不同煤氣化方法氣體成分構(gòu)成圖表SEQ圖表\*ARABIC2：不同煤氣化方法綜合比較從合成氣的下游來看，目前主要的產(chǎn)品是合成氨和甲醇。合成氨要壓縮成體進(jìn)行運輸，產(chǎn)品存在一定的運輸半徑。大多數(shù)合成氨產(chǎn)品只是一個中間產(chǎn)品，合成氨目前主要下游是尿素。三、煤炭直接液化煤液化方法之一。將煤在氫氣和催化劑作用下通過加氫裂化轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w燃料的過程。因過程主要采用加氫手段，故又稱煤的加氫液化法。

煤直接液化技術(shù)早在19世紀(jì)即已開始研究。1869年，M.貝特洛用碘化氫在溫度270℃下與煤作用，得到烴類油和瀝青狀物質(zhì)。1914年德國化學(xué)家F.柏吉斯研究氫壓下煤的液化，同年與J.比爾維勒共同取得此項試驗的專利權(quán)。1926年，德國法本公司研究出高效加氫催化劑，用柏吉斯法建成一座由褐煤高壓加氫液化制取液體燃料(汽油、柴油等)的工廠。第二次世界大戰(zhàn)前，德國由煤及低溫干餾煤焦油生產(chǎn)液體燃料，1938年已達(dá)到年產(chǎn)1.5Mt的水平，第二次世界大戰(zhàn)后期，總生產(chǎn)能力達(dá)到4Mt；1935年，英國卜內(nèi)門化學(xué)工業(yè)公司在英國比靈赫姆也建起一座由煤及煤焦油生產(chǎn)液體燃料的加氫廠，年產(chǎn)150kt。此外，日本、法國、加拿大及美國也建過一些實驗廠。戰(zhàn)后，由于石油價格下降，煤液化產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)上無法與天然石油競爭，遂相繼倒閉，甚至實驗裝置也都停止試驗。至60年代初，特別是1973年石油大幅度提價后，煤直接液化工作又受到重視，并開發(fā)了一批新的加工過程，如美國的溶劑精煉煤法、?？松淙軇┓ā涿悍ǖ?。

?？松淙軇┓?，簡稱EDS法，為美國?？松芯亢凸こ坦?976年開發(fā)的技術(shù)。原理是借助供氫溶劑的作用，在一定溫度和壓力下將煤加氫液化成液體燃料。建有日處理250t煤的半工業(yè)試驗裝置。其工藝流程主要包括原料混合、加氫液化和產(chǎn)物分離幾個部分。首先將煤、循環(huán)溶劑和供氫溶劑（即加氫后的循環(huán)溶劑）制成煤漿，與氫氣混合后進(jìn)入反應(yīng)器。反應(yīng)溫度425～450℃，壓力10～14MPa，停留時間30～100min。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)蒸餾分離后，殘油一部分作為溶劑直接進(jìn)入混合器，另一部分在另一個反應(yīng)器進(jìn)行催化加氫以提高供氫能力。溶劑和煤漿分別在兩個反應(yīng)器加氫是EDS法的特點。在上述條件下，氣態(tài)烴和油品總產(chǎn)率為50％～70％(對原料煤)，其余為釜底殘油。氣態(tài)烴和油品中C1～C4約占22％，石腦油約占37％，中油(180～340℃圖表SEQ圖表\*ARABIC3：?？松淙軇┓鞒倘軇┚珶捗悍?，簡稱SRC法，是將煤用溶劑制成漿液送入反應(yīng)器，在高溫和氫壓下，裂解或解聚成較小的分子。此法首先由美國斯潘塞化學(xué)公司于60年代開發(fā)，繼而由海灣石油公司的子公司匹茲堡－米德韋煤礦公司進(jìn)行研究試驗，建有日處理煤50t的半工業(yè)試驗裝置。

按加氫深度的不同，分為SRC－Ⅰ和SRC－Ⅱ兩種。SRC-Ⅰ法以生產(chǎn)固體、低硫、無灰的溶劑精煉煤為主，用作鍋爐燃料，也可作為煉焦配煤的粘合劑、煉鋁工業(yè)的陽極焦、生產(chǎn)碳素材料的原料或進(jìn)一步加氫裂化生產(chǎn)液體燃料。近年來，此法較受產(chǎn)業(yè)界重視。SRC-Ⅱ法用于生產(chǎn)液體燃料，但因當(dāng)今石油價格下降以及財政困難，開發(fā)工作處于停頓狀態(tài)。圖表SEQ圖表\*ARABIC4：SRC-Ⅰ法流程兩種方法的工藝流程基本相似。最初用石油的重質(zhì)油作溶劑，在運轉(zhuǎn)過程中以自身產(chǎn)生的重質(zhì)油作溶劑和煤制成煤漿，與氫氣混合、預(yù)熱后進(jìn)入溶解器，從溶解器所得產(chǎn)物有氣體、液體及固體殘余物。先分出氣體，再經(jīng)蒸餾切割出餾分油。釜底物經(jīng)過濾將未溶解的殘煤及灰分分離。SRC-Ⅰ法將濾液進(jìn)行真空閃蒸分出重質(zhì)油，殘留物即為產(chǎn)品──溶劑精煉煤(SRC);SRC-Ⅱ法則將濾液直接作為循環(huán)溶劑。固液分離采用過濾，設(shè)備龐大，速度慢。近年試驗采用超臨界流體萃取脫灰法，操作條件：壓力10～14MPa、溫度450～480℃。以煙煤為原料，SRC-Ⅰ法可得約60％溶劑精煉煤，尚有少量餾分油。SRC-Ⅱ法可得10.4％氣態(tài)烴、2.7％石腦油及24.1%中質(zhì)餾分油和重質(zhì)油。圖表SEQ圖表\*ARABIC5：氫煤法反應(yīng)器結(jié)構(gòu)氫煤法，由美國戴納萊克特倫公司所屬碳?xì)浠衔镅芯抗居?973年開發(fā)，建有日處理煤600t的半工業(yè)裝置。原理是借助高溫和催化劑的作用，使煤在氫壓下裂解成小分子的烴類液體燃料。與其他加氫液化法比較，氫煤法的特點是采用加壓催化流化床反應(yīng)器。操作溫度430～450℃，壓力20MPa，煤速240～800kg/(h·m3)，催化劑補充量每噸煤為0.23～1.4kg催化劑。在以上條件下，約520℃四、煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC-IntegratedGasificationCombinedCycle）發(fā)電系統(tǒng)，是將煤氣化技術(shù)和高效的聯(lián)合循環(huán)相結(jié)合的先進(jìn)動力系統(tǒng)。它由兩大部分組成，即煤的氣化與凈化部分和燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電部分。第一部分的主要設(shè)備有氣化爐、空分裝置、煤氣凈化設(shè)備（包括硫的回收裝置），第二部分的主要設(shè)備有燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)、余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)。IGCC的工藝過程如下：煤經(jīng)氣化成為中低熱值煤氣，經(jīng)過凈化，除去煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物，變?yōu)榍鍧嵉臍怏w燃料，然后送入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室燃燒，加熱氣體工質(zhì)以驅(qū)動燃?xì)馔钙阶鞴Γ細(xì)廨啓C(jī)排氣進(jìn)入余熱鍋爐加熱給水，產(chǎn)生過熱蒸汽驅(qū)動蒸汽輪機(jī)作功。其流程方塊圖見下圖:圖表SEQ圖表\*ARABIC6：IGCC發(fā)電系統(tǒng)示意圖這種系統(tǒng)還適于聯(lián)產(chǎn)熱力和液體燃料甲醇、二甲醚、醋酸、碳酸二甲酯等煤化工產(chǎn)品。可見，在我國化工園區(qū)大力開發(fā)建設(shè)和化工原料及蒸汽、電力等能源緊缺的形式下，IGCC的大力開發(fā)具有非常重要的意義。圖表SEQ圖表\*ARABIC7：IGCC及其聯(lián)產(chǎn)IGCC技術(shù)把高效的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)與潔凈的煤氣化技術(shù)結(jié)合起來，既有高發(fā)電效率，又有極好的環(huán)保性能，是一種有發(fā)展前景的潔凈煤發(fā)電技術(shù)。在目前技術(shù)水平下，IGCC發(fā)電的凈效率可達(dá)43%～45％，今后可望達(dá)到更高。而污染物的排放量僅為常規(guī)燃煤電站的1/10，脫硫效率可達(dá)99%，二氧化硫排放在25mg／Nm3左右。（目前國家二氧化硫為1200mg／Nm3），氮氧化物排放只有常規(guī)電站的15%--20%，耗水只有常規(guī)電站的1/2-1/3，利于環(huán)境保護(hù)。

由圖中可以看出IGCC整個系統(tǒng)大致可分為：煤的制備、煤的氣化、熱量的回收、煤氣的凈化和燃?xì)廨啓C(jī)及蒸汽輪機(jī)發(fā)電幾個部分。可能采用的煤的氣化爐有噴流床（entrainedflowbed）、固定床（fixedbed）和流化床（fluidizedbed）三種方案。在整個IGCC的設(shè)備和系統(tǒng)中，燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)和余熱鍋爐的設(shè)備和系統(tǒng)均是已經(jīng)商業(yè)化多年且十分成熟的產(chǎn)品，因此IGCC發(fā)電系統(tǒng)能夠最終商業(yè)化的關(guān)鍵是煤氣化爐、煤氣凈化系統(tǒng)以及燃?xì)廨啓C(jī)和高參數(shù)蒸汽輪機(jī)技術(shù)的進(jìn)步。

煤氣化爐及煤氣的凈化系統(tǒng)的要求是：

a)氣化爐的產(chǎn)氣率、煤氣的熱值和壓力及溫度等參數(shù)能滿足設(shè)計的要求

b)氣化爐有良好的負(fù)荷調(diào)節(jié)性能，能滿足發(fā)電廠對負(fù)荷調(diào)節(jié)的要求

c)煤氣的成分、凈化程度等要能滿足燃?xì)廨啓C(jī)對負(fù)荷調(diào)節(jié)的要求

d)具有良好的煤種適應(yīng)性

e)系統(tǒng)簡單，設(shè)備可靠，易于操作，維修方便，具有電廠長期、安全可靠運行所要求的可用率

f)設(shè)備和系統(tǒng)的投資、運行成本低五、多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)以氣化為基礎(chǔ)的煤炭利用是指經(jīng)煤氣化聯(lián)合循環(huán)或煤氣化制氫燃料電池聯(lián)合循環(huán)發(fā)電或以大噸位液體燃料(油、醇、醚、氫)合成為目的的能源生產(chǎn)(如圖所示)過程，它通過先進(jìn)技術(shù)的集成應(yīng)用，大幅度提高一次能源效率，減輕或消除環(huán)境污染,保證社會和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)如圖所示。圖表SEQ圖表\*ARABIC8：煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)以煤的氣化為中心，將煤氣化后產(chǎn)生的合成氣(主要成分是CO和H2)凈化后再利用。該系統(tǒng)具有如下特點：(1)多產(chǎn)品聯(lián)合生產(chǎn)抗市場風(fēng)險能力較強。以合成氣為原料可以生產(chǎn)包括化工產(chǎn)品、電力產(chǎn)品、動力燃料、氣體燃料和人工天然氣在內(nèi)的多種產(chǎn)品。由于其產(chǎn)品涉及的行業(yè)較多、領(lǐng)域較廣，因此該系統(tǒng)具有較強的抗市場風(fēng)險能力。(2)多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中的技術(shù)工藝路線可以進(jìn)行鏈接和耦合。從氣化爐出來的粗煤氣經(jīng)過除塵和脫硫后，可以分成幾個部分，供應(yīng)給發(fā)電、化工合成、城市煤氣等不同的生產(chǎn)過程。由于各部分的比例可以根據(jù)需要靈活地進(jìn)行調(diào)整，因而可以達(dá)成各方面的協(xié)調(diào)生產(chǎn)。(3)以煤氣化為中心的超清潔技術(shù)。原料煤經(jīng)過純氧氣化后，得到的合成氣可以達(dá)到很高的除塵和脫硫率，其污染物的排放指數(shù)將大大降低。(4)多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是一個具有自身更新能力的開放系統(tǒng)。由于多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)在組成上十分靈活，是一個優(yōu)化集成過程。(5)多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的總能利用效率較高，使得項目具有較強的市場競爭力。第二節(jié)煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求及特點我國是個貧油少氣，煤炭資源相對豐富的國家。從儲量方面來看，我國2008年底煤炭儲量1145億噸，占我國能源總儲量的94.6%,遠(yuǎn)高于全球60.12%的水平；從能源消費上來看，2008年底我國煤炭消費量1131.4(百萬噸油當(dāng)量)，占能源總消費量的75.37%，也遠(yuǎn)高于全球32.53%的水平。圖表SEQ圖表\*ARABIC9：全球主要地區(qū)能源儲量結(jié)構(gòu)圖表SEQ圖表\*ARABIC10：全球主要地區(qū)能源消費結(jié)構(gòu)我國目前原油進(jìn)口依存度高達(dá)47%左右，而且未來還將不斷上升。如此高的依存度已經(jīng)威脅到了國家的能源安全。煤化工的發(fā)展對我國有著重要的意義。目前，我國是全球最大的煤化工發(fā)展基地，2008年底我國焦炭產(chǎn)量32359.23萬噸，電石產(chǎn)量1360.81萬噸，合成氨產(chǎn)量4936.81萬噸，甲醇產(chǎn)量874.7萬噸均居世界前列。近年來國際原油價格高漲，煤炭對原油等其他能源的替代效應(yīng)日益明顯。同時考慮到我國多煤少油的自然稟賦條件，發(fā)展煤化工、減少原油進(jìn)口依存度，正日益成為我國的戰(zhàn)略選擇。我國正逐步發(fā)展以煤炭為主要原材料的煤化工產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)高附加值的煤化工產(chǎn)品。06年底我國發(fā)布《煤化工產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃征求意見稿》，征求意見稿稱，2006年至2020年，中國煤化工總計投資1萬多億元，其中裝備費用占50％，技術(shù)費用占10％。圖表SEQ圖表\*A